Skladování elektrické energie? Žádný problém

Roky užívaný argument, že elektrickou energii nelze efektivně skladovat, který byl často používán ve spojitosti s alternativními zdroji energie s poukazem na jejich nepravidelný režim dodávky energie do sítě, pomalu ale jistě bere za své.

Neustále zlepšovaná technologie průtokových baterií možná brzy změní charakter stávajících energetických sítí, odstraní problémy energetických špiček a nahradí záložní motorové generátory.

Uplynulé tři roky vývoje průtokových baterií (flow cell battery) přinesly zvýšení výkonu těchto záložních zdrojů elektrické energie až ke stovkám kilowatthodin a protože kapacita průtokových baterií je omezena pouze množstvím elektrolytu, lze již nyní vyrábět zařízení schopná dodávat do sítě výkon přes 1 MW po dobu 24 hodin.

Počáteční práce na vývoji průtokových baterií byly zahájeny téměř před 30 lety. V roce 1984 se spatřily světlo světa v univerzitních laboratořích prototypy s výkonem 2 až 4 kW.

Přestože šlo o pouhé demonstrační projekty, bylo jasné, že technologie průtokových baterií přináší řadu výhod: vysokou účinnost mezi 80-90 procenty, dlouhou životnost, možnost libovolně zvyšovat kapacitu zařízení instalací zásobních nádrží s elektrolytem, eliminaci vývoje vodíku při nabíjení.

V případě dodávky velkých výkonů z baterií po dobu přesahující 8 hodin jsou náklady na 1 kWh cenově výhodnější než při použití klasických olověných baterií. Vedle uvedených výhod konstrukce průtokových baterií zajišťuje, že všechny články baterie mají stejnou úroveň nabití, neboť všemi protéká elektrolyt o stejné koncentraci.

Průtokové baterie se svou konstrukcí blíží palivovým článkům. Na rozdíl od klasických akumulátorů není energie uchovávána v samotných článcích baterie, ale je uložena pouze v elektrolytu – respektive ve dvou odlišných typech elektrolytu, které se vytvoří během nabíjení u kladné a záporné elektrody.

Elektrody článku jsou tvořeny vanadem nebo v případě novějších konstrukcí mnohem levnějšími oxidy vanadu. Aby se vytvořené elektrolyty v článku nemísily, jsou elektrody odděleny speciální membránou.

Kladná i záporná elektroda článku pracuje jen v tom roztoku elektrolytu, který se u příslušné elektrody vytvořil při nabíjení a množství „nabitého“ elektrolytu není omezeno objemem článku, ale může ho být mnohem větší množství, uchovávané v zásobnících nádržích.

Má-li být z článku odebírána elektrická energie, stačí k elektrodám přivádět odpovídající typ „nabitého“ elektrolytu ze zásobníků.

Právě dokončovaná baterie na letecké základně Columbus v americkém státě Mississippi, připomíná menší továrnu. Její zásobníky, mající průměr dvacet metrů a výšku deset metrů, pojmou kolem 4 milionů litrů elektrolytu – množství které bude proudit přes 24 tisíc palivových článků baterie. Při těchto parametrech dokáže celá baterie dodávat do sítě přes měniče výkon 1,5 MW po dobu 24 hodin a spolehlivě ochrání provoz letecké základny před výpadky proudu (25 za uplynulý rok) způsobené přetížení rozvodné sítě, nebo povětrnostními kalamitami.

Instalace průtokových baterií má příznivý vliv na průběh odběru elektrické energie v rámci dne. V hodinách kdy je energie dostatek je možné nabíjet elektrolyt ze zásobníků a uloženou energii lze využít na pokrytí energetických špiček.

Průtokové baterie se již delší dobu uplatňují i v kombinaci větrnými elektrárnami, kde energie uložená v zásobnících s elektrolytem pokrývá krátkodobé výpadky získávání energie při bezvětřínebo vichřicích.

V současné době se nejvíce instalací průtokových baterií staví v Japonsku, které je předním výrobcem těchto zařízení. V blízké budoucnosti by tato zařízení mohla nahradit dnes užívané záložní motorové generátory, nebo elektrárny provozované právě pro pokrytí energetických špiček, které produkují nejvíce skleníkových plynů.

Související odkazy

REDOX Flow Battery
http://www.sumitomoelectricusa.com/scripts/products/prp/redox.cfm

Vanadium battery info
http://www.geocities.com/CapitolHill/3589/vanadium.html

Leave comment